CN109158762B - 一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法 - Google Patents

一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法，包括以下步骤，利用飞秒红外激光对金属的表面进行扫描，去除金属表面的氧化层；利用飞秒红外激光对经过去除氧化层的金属表面进行扫描，对金属表面进行初步抛光；利用纳秒绿光激光对经过初步抛光后的金属表面进行扫描，对金属表面进行最终抛光。本发明先使用飞秒红外激光将金属表面的氧化层去掉后，再次使用飞秒红外激光对金属的表面进行初步抛光，初步抛光完成后，使用纳秒绿光激光对金属表面进行抛光，有效降低了金属表面的粗糙度，使金属表面能够呈现亮面的效果。

Description

一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法
技术领域
本发明涉及一种抛光方法，尤其是指一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法。
背景技术
现代制造业的发展，对金属制品表面的要求越来越高。一些金属制品，在使用前，还需要对其表面做进一的抛光处理。而金属产品表面的最后抛光，不仅占到产品总加工成本的30％，而且这项工作目前大多数还依赖手工抛光，抛光精度差、效率低，产品质量缺乏一致性和稳定性，选择和开发新的金属产品表面的抛光工艺尤为重要。
激光加工作为一种新型加工技术，具有高效率、高柔性等优点，它通过一个聚焦的激光束斑作用在粗糙的原始金属表面，造成金属材料表面凸起薄层的熔化和蒸发，熔化的材料，由于材料本身的表面张力和重力的作用发生流动，填补金属表面凹陷处并发生凝固，最终得到理想的抛光材料表面。激光在金属表面抛光应用具有其潜在的各种优势，其不仅具有可选择的抛光速度，无化学污染，抛光过程可检测性，而且是一种非接触加工方法，可以通过计算机来控制。对于复杂的金属表面几何，激光抛光也能快速实现微米尺度的抛光，并且对于不同的金属表面，激光可以选择不同的输出能量和频率特性，甚至对于有些高硬度金属材料，采用激光抛光也是最合适的方法，但是现有的对金属表面进行抛光的方法，得到的金属抛光面粗糙度比较高。
因此，有必要提出一种有效降低金属表面的粗糙度，使金属表面呈现更加平滑的激光抛光方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能有效降低金属表面粗糙度的抛光方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法，包括以下步骤，
S10、利用飞秒红外激光对金属的表面进行扫描，去除金属表面的氧化层；
S20、利用飞秒红外激光对经过去除氧化层的金属表面进行扫描，对金属表面进行初步抛光；
S30、利用纳秒绿光激光对经过初步抛光后的金属表面进行扫描，对金属表面进行最终抛光。
进一步的，所述步骤S10中的飞秒红外激光的参数为，红外波长：1030～1064nm，脉宽：50～900fs，频率：50～1000KHz，能量密度：4～6J/cm2。
进一步的，所述步骤S10中，飞秒红外激光的扫描速度为280mm/s，填充间距为2～4μm，扫描次数为8次。
进一步的，所述步骤S20中的飞秒红外激光的参数为，红外波长：1030～1064nm，脉宽：50～900fs，频率：50～1000KHz，能量密度：0.2～0.3J/cm2。
进一步的，所述步骤S20中，飞秒红外激光的扫描速度为200～400mm/s，填充间距为4～5μm，扫描次数为4次。
进一步的，所述步骤S30中纳秒绿光激光的参数为，绿光波长：515～532nm，脉宽：50～100ns，频率：100～300KHz，功率：7.7W。
进一步的，所述步骤S30中，纳秒绿光激光的扫描速度为1000mm/s，离焦：0.9mm，填充间距为5μm，扫描次数为8次。
进一步的，所述飞秒红外激光及纳秒绿光激光以20*20cm的范围大小对金属的表面进行扫描。
进一步的，在所述步骤S10之前还包括，将待抛光金属的表面进行清洗，去除待抛光金属表面的油渍。
本发明提供的一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法，先使用飞秒红外激光将金属表面的氧化层去掉后，再次使用飞秒红外激光对金属的表面进行初步抛光，初步抛光完成后，使用纳秒绿光激光对金属表面进行抛光，有效降低了金属表面的粗糙度，使金属表面能够呈现亮面的效果。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构。
图1为本发明一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法的流程图；
图2为本发明一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法的抛光效果图；
图3为本发明一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法的金属抛光对比SEM图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法，包括以下步骤，
S10、利用飞秒红外激光对金属的表面进行扫描，去除金属表面的氧化层；
S20、利用飞秒红外激光对经过去除氧化层的金属表面进行扫描，对金属表面进行初步抛光；
S30、利用纳秒绿光激光对经过初步抛光后的金属表面进行扫描，对金属表面进行最终抛光。
本技术方案中的一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法，先使用飞秒红外激光将金属表面的氧化层去掉后，再次使用飞秒红外激光对金属的表面进行初步抛光，初步抛光完成后，使用纳秒绿光激光对金属表面进行抛光，有效降低了金属表面的粗糙度，使金属表面能够呈现亮面的效果。
实施例一
在一具体实施例中，所述步骤S10中的飞秒红外激光的参数为，红外波长：1030～1064nm，脉宽：50～900fs，频率：50～1000KHz，能量密度：4～6J/cm2。
进一步的，所述步骤S10中，飞秒红外激光的扫描速度为280mm/s，填充间距为2～4μm，扫描次数为8次。
参阅图2，本实施例中，由于金属表面的氧化层不导电，熔点高，因此需要先将氧化层去掉再对金属进行抛光操作，去除氧化层时，激光在极短的时间和极小的空间内与物质相互作用，作用区域内的温度在瞬间内急剧上升，并以等离子体向外喷发的形式将氧化层去除，热量来不及在材料内部扩散，热影响区非常小，不会产生重铸层，属于冷加工；
请参阅图3，从左往右分别为原金属材料表面、飞秒激光抛光后的金属表面、纳秒激光抛光后的金属表面；使用上述参数的激光，飞秒激光能够有效地将金属表面的氧化层去掉，提高金属表面的平整度，在金属表面形成微纳结构；纳秒激光将金属表面的微纳结构熔融，形成平整光滑的表面。
实施例二
在一具体实施例中，所述步骤S20中的飞秒红外激光的参数为，红外波长：1030～1064nm，脉宽：50～900fs，频率：50～1000KHz，能量密度：0.2～0.3J/cm2。
进一步的，所述步骤S20中，飞秒红外激光的扫描速度为200～400mm/s，填充间距为4～5μm，扫描次数为4次。
参阅图2，图3，本实施例中，使用上述参数的飞秒红外激光对金属表面进行扫描，金属的表面熔融并发生流动，填充到凹陷区域，使金属的表面更加平滑，在金属的表面形成微纳结构。
实施例三
在一具体实施例中，所述步骤S30中纳秒绿光激光的参数为，绿光波长：515～532nm，脉宽：50～100ns，频率：100～300KHz，功率：7.7W。
进一步的，所述步骤S30中，纳秒绿光激光的扫描速度为1000mm/s，离焦：0.9mm，填充间距为5μm，扫描次数为8次。
参阅图2，图3，本实施例中，对初步抛光的金属表面进行再次的抛光，使用上述的纳秒绿光激光对金属的表面进行再次扫描，再次让金属的表面的微纳结构熔融并发生流动，填充到凹陷区域，使金属的表面更加平滑，抛光后，提高了金属表面平整度，金属表面的粗糙度在500nm以下，表面呈亮面效果。
实施例四
在一具体实施例中，所述飞秒红外激光及纳秒绿光激光以20*20cm的范围大小对金属的表面进行扫描。
本技术方案中，激光的大小为20*20cm，以该范围大小的激光对金属表面进行扫描，能够很好地对金属表面的金属进行融化抛光。
实施例五
在一具体实施例中，在所述步骤S10之前还包括，将待抛光金属的表面进行清洗，去除待抛光金属表面的油渍。
本实施例中，在金属抛光前，将金属表面的油渍清洗干净，防止抛光时，金属表面融化的金属跟油渍混在一起而影响抛光的效果。
综上所述，本发明提供的一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法，先使用飞秒红外激光将金属表面的氧化层去掉后，再次使用飞秒红外激光对金属的表面进行初步抛光，初步抛光完成后，能够有效地将金属表面的氧化层去掉，提高金属表面的平整度，在金属表面形成微纳结构；使用纳秒绿光激光对金属表面进行抛光，将金属表面的微纳结构熔融，使金属的表面更加平滑，抛光后，提高了金属表面平整度，金属表面的粗糙度在500nm以下，表面呈亮面效果。
此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。
此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种复合激光去除金属氧化层再抛光方法，其特征在于：包括以下步骤，
S10、利用飞秒红外激光对金属的表面进行扫描，去除金属表面的氧化层；
S20、利用飞秒红外激光对经过去除氧化层的金属表面进行扫描，对金属表面进行初步抛光；
S30、利用纳秒绿光激光对经过初步抛光后的金属表面进行扫描，对金属表面进行最终抛光；纳秒绿光激光的参数为，绿光波长：515~532nm，脉宽：50~100ns，频率：100~300KHZ，功率：7.7W；纳秒绿光激光的扫描速度为1000mm/s，离焦：0.9mm，填充间距为5µm，扫描次数为8次。
2.如权利要求1所述的复合激光去除金属氧化层再抛光方法，其特征在于：所述步骤S10中的飞秒红外激光的参数为，红外波长：1030~1064nm，脉宽：50~900fs，频率：50~1000KHz，能量密度：4~6J/cm²。
3.如权利要求1所述的复合激光去除金属氧化层再抛光方法，其特征在于：所述步骤S10中，飞秒红外激光的扫描速度为280mm/s，填充间距为2~4µm，扫描次数为8次。
4.如权利要求1所述的复合激光去除金属氧化层再抛光方法，其特征在于：所述步骤S20中的飞秒红外激光的参数为，红外波长：1030~1064nm，脉宽：50~900fs，频率：50~1000KHz，能量密度：0.2~0.3J/cm²。
5.如权利要求1所述的复合激光去除金属氧化层再抛光方法，其特征在于：所述步骤S20中，飞秒红外激光的扫描速度为200~400mm/s，填充间距为4~5µm，扫描次数为4次。
6.如权利要求1~5任一项所述的复合激光去除金属氧化层再抛光方法，其特征在于：所述飞秒红外激光及纳秒绿光激光以20*20cm的范围大小对金属的表面进行扫描。
7.如权利要求1所述的复合激光去除金属氧化层再抛光方法，其特征在于：在所述步骤S10之前还包括，将待抛光金属的表面进行清洗，去除待抛光金属表面的油渍。
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